LED의 원리 - ①LED의 용어설명 / LED의 파장과 색

LED의 원리 - ①LED의 용어설명 / LED의 파장과 색

 

1. LED란?

LED란 「발광 다이오드」로 일컬어지는 반도체로,"Light Emitting Diode"의 이니셜을 조합한 것입니다.

1993년에 질화갈륨을 베이스로 한 고휘도 청색 LED가 실용화됨에 따라, 백색 LED가 실현되어, 제4의 조명용 광원으로서 주목받고 있습니다.

 

LED는 왜 발광하는가?

LED는 전자 (마이너스 성질)이 많은 N형 (－ : negative) 반도체와 정공 (플러스 성질)이 많은 P형 (+ : positive) 반도체를 접합한 것입니다.

이 반도체에 순방향 전압을 인가하면, 전자와 정공이 이동하여 접합부에서 재결합하고, 이러한 재결합 에너지가 빛이 되어 방출됩니다.

전기 에너지를 일단 열 에너지로 변환하고, 그 후 빛 에너지로 변환하는 기존의 광원에 비해, 전기 에너지를 직접 빛 에너지로 변환하기 때문에 전기 에너지가 낭비되지 않아 고효율의 빛을 얻을 수 있습니다.

 

LED의 종류

LED에는 램프 타입 (리드 타입)과 칩 타입 (면실장 타입)의 2가지 종류가 있으므로, 용도에 따라 사용할 수 있습니다.

< 램프타입, 칩타입 >

 

2. LED의 파장과 색

LED는 사용 재료에 따라 발광색 (발광 파장)이 다릅니다.

특정 용도의 교통 신호 및 자동차의 스톱램프 등과 같이 공적인 규격이 존재하는 것은 전구를 광원으로 규격화되어 있는 경우가 많아, 이러한 파장 사양을 만족시키는 LED를 선택해야 합니다.

파장의 규격에는 λP (피크 파장)과 λD (주파장 또는 도미넌트 파장)의 2종류가 있으며, λD가 실제로 눈으로 봤을 때의 색상에 해당됩니다. (λ=람다)

 

3. 백색은 어떻게 만들까?

LED에서 백생광을 얻기 위해서는 몇가지의 방법이 있습니다.

 

1) 청색 LED＋황색 형광체

청색 LED와 그 보색인 황색 형광체를 조합하여 백색광을 얻는 방법.

이 방법은 다른 방법에 비해 구조가 단순하고 효율이 높아, 현재 주로 많이 사용되고 있습니다.

 

2) 적색 LED＋적색 LED＋청색 LED

빛의 삼원색인 LED를 조합하여 백색광을 얻는 방법.

주로 조명용보다 풀 컬러 LED 표시 장치로 사용되고 있습니다.

 

4. LED 용어 설명

■ 발광 광도 Iv [cd]

일정 방향에서 보았을 때의 밝기를 나타냅니다. 단위는 "cd (칸델라)"입니다.

광도를 비교하는 경우에는, 지향각에 주의해야 합니다. 광도는 단위 입체각당 빛의 양을 규정한 것입니다.

LED의 패키지가 형성하는 렌즈를 통해, 일정 방향으로 광출력을 집중 (렌즈로 집광)시킬 수 있으므로, 광출력이 작아도 집광을 통해 광도는 커집니다.

기술 자료 비교 시에는 지향각과 광도를 모두 고려하여 판단해야 합니다.

 

■ 광속 Φv [lm]

광원에서 출력되는 빛의 전체 광량을 뜻합니다. 단위는 "lm (루멘)"입니다.

 

■ 피크 파장 λP [nm]

LED에서발광되는광스펙트럼의출력치가가장높은파장이며,단위는"nm(나노 미터)"입니다.

LED자체를설계하는경우에는피크파장을사용하지만,실제로눈에보이는파장의비교에는주파장(도미넌트파장)을사용합니다.

 

■ 주파장 (도미넌트 파장) λD [nm]

일반적으로 LED는 색을 파장으로 나타냅니다. 눈에 보이는 색에 상당하는 파장으로, 발광 파장의 피크 파장과는 차이가 있습니다.

단위는 "nm (나노 미터)"입니다.

 

■ 색도 좌표 x, y

LED 발광색의 자극치를 2차원 직교 좌표계로 나타낸 것입니다. 일반적으로 x, y 좌표계를 사용합니다.

 

■ 지향각 2θ1/2 [도]

LED의 발광이 어느 정도의 범위로 방사되는 지를 나타냅니다. 단위는 "도"입니다.

패키지를 기울여 광출력의 변화를 확인할 경우, 출력 피크치의 위치에서 어느 각도까지 시인 가능한지를 판단하기 위한 특성치입니다. 출력이 피크치의 50%가 될때까지의 각도를 2배 (정면에서 보는 경우의 좌우에 상당) 값을 지향각이라고 합니다.

 

■ 순방향 전압 VF [V]

순방향으로 전류가 흐를 때 애노드 · 캐소드간에 발생하는 전압입니다. 단위는 "V (볼트)"입니다.

 

■ 역방향 전류 IR [A]

애노드 · 캐소드간에 순방향과는 반대로 전압을 가했을 때 발생되는 전류입니다. 단위는 "A (암페어)"입니다.

 

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LED의 원리 - ②LED 회로구성 / 7세그먼트